KR19980069289A - 액츄에이터 분리형 광픽업 - Google Patents

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Abstract

개시된 내용은 광픽업으로부터 정보기록면들까지의 거리들이 서로 다르며, 정보의 기록 및 재생을 위하여 서로 다른 파장의 광을 사용하는 적어도 두가지의 디스크들을 위한 광픽업에 관한 것이다. 본 발명의 광픽업은 고정부와 이송부로 분리되어 구성되며, 이송부는 가이드레일을 따라 이동하고, 디스크의 내주와 외주를 오가며 데이터를 검색한다. 또한, 이송부는 광원 및 대물렌즈와 액츄에이터를 구비하여 디스크에 최적화된 광스폿을 집광시킬 수 있게 한다. 한편, 이송부와 분리된 고정부는 이송부와의 상대거리가 변화하여도 광학적 수차가 일어나지 않도록 하나의 광원을 구비하고, 편광분할기와 시준렌즈를 통해 광원으로부터 출사된 평행한 광을 이송부로 진행할 수 있도록 한다. 즉, CD-R호환 DVD광픽업을 구성함에 있어서, DVD용 광학계는 고정부에 설치하고, CD-R용 광학계는 유한광학계로 이송부에 설치하여 가이드레일을 따라 이동하는 이송부의 무게와 부피를 최소한으로 줄일 수 있고 DVD-RAM등과 같은 고 속의 움직임이 요구되는 광학계에 적합하게 작동할 수 있다.

Description

액츄에이터 분리형 광픽업
본 발명은 DVD와 CD-R을 호환할 수 있는 광픽업장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 단파장의 광학계를 고정부에 설치하고, 액츄에이터를 포함한 장파장의 광학계를 이송부에 설치하여 이송부의 부피와 무게를 최소한으로 함으로써 고속의 액세스시간이 요구되는 광디스크의 광학헤드를 구성할 수 있는 엑츄에이터 분리형 광픽업에 관한 것이다.
일반적으로, 영상이나 음향 또는 데이터 등의 정보를 고밀도로 기록하고 재생하기 위한 기록매체는 디스크, 카드 또는 테이프로 구성되어 있으나 디스크 형태가 주류이다. 최근 광디스크 기기분야는 레이저디스크(LD), 콤팩트디스크(CD)로부터 디지탈비디오디스크(DVD)에 이르기까지 제품이 개발되어 오고 있다. 이러한 광디스크는 광이 입사하는 축방향에서 일정한 두께를 갖는 플라스틱 또는 유리매질과 그 위에 위치하여 정보가 기록되는 신호기록면으로 구성된다.
현재까지의 고밀도 광디스크시스템은 기록밀도를 높이기 위해 대물렌즈의 개구수(numerical aperture)를 크게하고 단파장(650㎚)광원을 사용하여 디지탈비디오디스크에 기록 및 재생할 수 있으면서 CD의 재생이 가능하도록 개발되었다. 그러나, CD의 최근 형태로써 기록이 가능한(recordable) 컴팩트디스크(CD-R)의 호환을 위해서는 기존의 사용파장인 780㎚의 빛을 사용해야 한다. 이는 CD-R 기록매체의 기록특성에 기인한 것으로, DVD와 CD-R의 호환을 위하여 대단히 중요한 기술로 대두되었다. DVD와 CD-R에 호환되는 기존의 광픽업을 도 1을 참조하여 설명하겠다.
도 1은 DVD와 CD-R의 광원으로 두 개의 레이저다이오드(LD)와 단일의 대물렌즈를 사용하는 광픽업을 보여준다. 도 1의 광픽업은 DVD재생시에는 635㎚ 파장의 레이저광을 사용하고 CD-R의 기록과 재생시에는 780㎚ 파장의 레이저광을 사용한다. 레이저다이오드인 제 1광원(1)으로부터 출사된 635㎚파장의 광은 제 1시준렌즈(collimating lens)(2) 및 광분할기(beam splitter)(3)를 통과한 다음 간섭필터형 프리즘(4)으로 진행한다. 레이저다이오드인 광원(11)으로부터 출사된 780㎚의 파장의 광은 제 2시준렌즈(12), 편광분할기(13) 및 집광렌즈(14)를 통과한 다음 간섭필터형 프리즘(4)으로 진행한다. 여기서, 780㎚ 파장의 광은 간섭필터형 프리즘(4)에서 수렴되어지며 이러한 구조 즉, 대물렌즈로 발산되는 광을 디스크에 집광시킬 수 있는 광학계를 '유한광학계'라고 한다. 간섭필터형 프리즘(4)은 광분할기(3)에 의해 반사된 635㎚ 파장의 광을 투과시키며 집광렌즈(14)에 의해 집광된 광을 반사시킨다. 그 결과, 제 2광원(11)으로부터의 780㎚ 파장의 광은 집광렌즈(14) 및 프리즘(4)에 의해 발산하는 형태로 파장판(5)에 입사된다. 파장판(5)을 투과한 광은 대물렌즈(7)로 입사한다.
대물렌즈(7)는 두께가 0.6㎜인 DVD디스크(8)의 신호기록면에 초점이 맞도록 설계된 것으로, 제 1광원(1)으로부터 출사된 635㎚파장의 광을 DVD디스크(8)의 신호기록면에 초점맺히게 한다. 그러므로, DVD디스크(8)의 신호기록면에서 반사된 광은 그 신호기록면에 기록된 정보를 담게 된다. 이 반사된 광은 광분할기(3)를 투과하여 광학적 정보를 검출하는 광검출기(10)로 입사된다.
제 2광원(11)으로부터 출사된 780㎚파장의 광을 전술한 대물렌즈(7)를 사용하여 그 두께가 1.2㎜인 CD-R디스크(9)의 신호기록면에 초점맺히게 하면, DVD디스크(8)의 두께와 CD-R디스크(9)의 두께가 서로 다름에 의한 구면수차(spherical aberration)가 발생한다. 보다 상세하게는, 이 구면수차는 대물렌즈(7)에 대하여 CD-R디스크(9)의 신호기록면이 DVD디스크(8)의 신호기록면이 광축상에서 보다 멀리 떨어져 있음이 기인한다. 이러한 구면수차를 줄이기 위하여 파장판(5)과 대물렌즈(7) 사이의 위치에서 가변조리개(6)를 사용한다. 도 2와 함께 나중에 설명될 가변조리개(6)의 사용에 의해, 780㎚ 파장의 광은 CD-R디스크(9)의 신호기록면에 정확하게 광스폿을 형성하게 되며, CD-R디스크(9)에서 반사된 780㎚ 파장의 광은 프리즘(4)에 의해 반사되며 편광분할기(13)에 의해 반사되어 광검출기(15)에 의해 검출될 수 있게 된다.
도 2의 가변조리개(6)는 대물렌즈(7)의 직경에 일치하는 개구수(NA) 0.6 이하의 영역에 들어있는 광들을 선택적으로 투과할 수 있는 박막형 구조를 갖는다. 즉, 가변조리개(6)는 광축에 대하여 개구수(NA) 0.45를 중심으로 635㎚ 파장과 780㎚ 파장의 광들을 모두 투과시키는 영역 1과 635㎚ 파장의 광을 전투과하며 780㎚ 파장의 광을 전반사하는 영역 2로 구분된다. 영역 1은 개구수(NA) 0.45이하의 영역이며, 영역 2는 영역 1 바깥의 영역으로 유전체박막의 코팅에 의해 만들어진다. 전술의 영역 1은 유전체박막 코팅된 영역 2에 의해 발생되는 광학수차(optical aberration)를 제거하기 위하여 석영(SiO2)박막으로 구성된다. 이러한 가변조리개(6)의 사용에 의해 개구수(NA) 0.45이하의 영역 1을 통과하는 780㎚ 파장의 광은 CD-R디스크(9)에 적합한 광스폿을 그 신호기록면에 형성하게 된다. 따라서, DVD디스크(8)로부터 CD-R디스크(9)로 변경할 때 발생되는 구면수차가 제거된다.
그러나, 도 1과 관련된 전술의 광픽업은 DVD디스크와 CD-R디스크의 호환시에 발생하는 구면수차를 제거하기 위하여 780㎚ 파장의 광에 대하여 유한광학계를 구성해야 한다. 그러므로, 그 광학적인 구조가 복잡해지고 부가적인 프리즘이나 간섭필터의 사용이 요구된다. 따라서, 전체적인 구조가 복잡하고 디스크의 정보를 신속히 찾기 위한 광학헤드의 액세스시간(Access time)이나 탐색시간(Seek time)이 증가하는 결과를 초래한다. 또한, 액츄에이터가 부담해야할 무게가 증가하는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 위와같은 문제점을 해결하기 위해, 액츄에이터와 광학계를 분리하여 단파장의 광학계는 고정부에 구성하고, 장파장의 광학계는 액츄에이터와 함께 이송부에 구성함으로써, 이송부와 액츄에이터의 무게부담을 감소시켜 탐색시간을 최소한으로 유지하며 DVD-RAM과 같이 고속의 액세스시간이 요구되는 광디스크의 광학헤드를 구성할 수 있는 액츄에이터 분리형 광픽업을 제공함에 있다.
도 1은 DVD와 CD-R의 광원으로 두 개의 레이저다이오드(LD)와 단일의 대물렌즈를 사용하는 기존의 광픽업의 광학구조를 나타낸 도면,
도 2는 도 1의 가변조리개를 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 액츄에이터 분리형 광픽업의 기구적인 구조를 보여주는 도면,
도 4는 도 3에 도시된 본 발명의 액츄에이터 분리형 광픽업의 구성을 보여준 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
21 : 광원22 : 빔정형프리즘
23, 33 : 광분할기24 : 위상판
25 : 시준렌즈26 : 광검출렌즈
27 : 광검출기31 : 레이저다이오드 유닛
32 : 홀로그램형 광분할기34 : 반사프리즘
35 : 홀로그램형 가변조리개36 : 대물렌즈
100 : 가이드레일200 : 고정부
300 : 이송부
위와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 광픽업으로부터 정보기록면들까지의 거리들이 서로 다르며, 정보의 기록 및 재생을 위하여 서로 다른 파장의 광을 사용하는 적어도 두가지의 디스크들을 위한 광픽업에 있어서, 상기 복수개의 광원중 적어도 하나의 광원과 광검출기는 기구적인 구조물에 고정되어 있으며, 상기 광원으로부터 출사되는 제 1광을 대물렌즈로 전달하기 위한 고정부 및 상기 제 1광보다 긴 파장의 제 2광을 출사하는 제 2광원을 구비하며, 상기 제 1광원 및 상기 제 2광원으로부터 출사되는 광들을 상기 디스크들에 광스폿하기 위한 대물렌즈와 상기 대물렌즈의 포커싱과 트래킹을 위한 액츄에이터를 구비하며, 상기 디스크에 기록된 정보를 검색하기 위해 가이드레일을 따라 이동하는 이송부를 포함하는 액츄에이터 분리형 광픽업에 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 액츄에이터 분리형 광픽업에 대해 자세히 설명하겠다.
도 3은 본 발명의 액츄에이터 분리형 광픽업의 기구적인 구조를 보여주는 도면이다. 도시된 바와같이, 본 발명은 단파장의 광학계로 구성된 고정부(200)와 장파장의 광학계로 구성된 이송부(300)로 크게 나눌 수 있다. 액츄에이터(도면 미도시)를 포함한 이송부(300)는 가이드레일(100)을 따라 이동하여 디스크의 내주와 외주를 오가며 데이터를 빠른 속도로 검색한다. 한편, 고정부(200)는 이송부(300)가 가이드레일(100)을 따라 움직일 때, 같이 움직이지 않고 기구적 구조물에 고정되어 있도록 한다.
전술한 바와같이, 광학계를 고정부(200)와 이송부(300)로 분리하는 이유는, 고속의 액세스시간(Access time)이 요구되는 컴퓨터용 광학헤드에서는 이송부의 중량을 경량화해야할 필요가 있기 때문이다.
도 4는 도 3에 보여준 본 발명의 액츄에이터 분리형 광픽업의 구성을 좀더 자세히 도시한 도면이다.
도 4에서, DVD재생에 필요한 단파장의 광학계로 구성된 고정부(200)는 650㎚파장의 광을 출사하는 광원(21)을 구비하고, 제 1광분할기(23)와 시준렌즈(25)를 함께 구비하여 평행한 빔을 이송부(300)의 제 2광분할기(33)로 입사시킬 수 있도록 구성된다. 이에 따라, 고정부(200)는 디스크의 외주와 내주로 이동하는 이송부(300)와 상대거리가 변화되어도 광학적인 수차를 발생시키지 않는다. CD-R재생에 필요한 광학계는 이송부(300)에 구성된다. 이송부(300)는 780㎚파장의 광원과 그에 대응하는 광검출기를 일체로 형성한 레이저다이오드 유닛(31)을 구비한다. 이 레이저다이오드 유닛(31)으로부터 출사되는 780㎚파장의 레이저광은 홀로그램형 광분할기(32)를 통과하여 제 2광분할기(33)에서 반사되고, 반사프리즘(34)에서 다시 반사되어 홀로그램형 가변조리개(35)와 대물렌즈(36)를 투과하여 CD-R디스크(9)에 광스폿을 집광한다. 이때, 광학계는 유한광학계로 구성되고 홀로그램형 가변조리개(34)는 필요한 개구수를 한정하도록 설치된다. 또한, 홀로그램형 광분할기(32)는 레이저다이오드 유닛(31)에서의 광방출과 광검출을 모두 수행할 수 있도록 제작된다.
도 4에서, 광원(21)으로부터 출사된 650㎚파장의 제 1광은 빔정형프리즘(22)과 제 1광분할기(23)를 통과한다. 제 1광분할기(23)를 통과한 광은 위상판(24)과 시준렌즈(Collimating lense)(25)를 통과하여 이송부(300)의 제 2광분할기(33)로 진행한다. 이송부(300)의 제 2광분할기(33)를 통과한 제 1광은 반사프리즘(34)에서 반사되어 홀로그램형 가변조리개(35)를 통과하여 대물렌즈(36)로 진행한다.
대물렌즈(36)는 두께가 0.6㎜인 DVD디스크(8)의 신호기록면에 초점이 맞도록 설계된 것으로, 광원(21)으로부터 출사된 650㎚파장의 광을 DVD디스크(8)의 신호기록면에 초점맺히게 한다. 그러므로, DVD디스크(8)의 신호기록면에서 반사된 광은 그 신호기록면에 기록된 정보를 담게 된다. 이 반사된 광은 반사프리즘(34)에서 반사되고, 제 2광분할기(33)를 투과하여 고정부(200)의 제 1광분할기(23)로 진행한다. 제 1광분할기(23)에서 반사된 광은 광검출렌즈(26)를 통해 광학적 정보를 검출하는 광검출기(27)로 입사된다. 이때, 고정부(200)의 제 1광분할기(23)는 편광빔분리가 가능하여 S파는 전반사하고, P파는 전투과하는 편광빔분할기로써 작동한다. 또한, 이송부(300)의 제 2광분할기(33)는 고정부(200)의 광원(21)으로부터 입사된 650㎚파장의 광은 전투과하고, 이송부(300)의 레이저다이오드 유닛(31)으로부터 출사된 780㎚파장의 광은 전반사하도록 구성하여 디스크의 종류가 바뀌어도 적합한 파장의 광을 사용할 수 있도록 한다.
한편, 레이저다이오드 유닛(31)으로부터 출사된 780㎚파장의 광은 제 2광분할기(33)에서 전반사하고, 반사프리즘(34)에서 다시 반사되어 홀로그램형 가변조리개(35)로 진행한다. 홀로그램형 가변조리개(35)를 통과한 광은 대물렌즈(36)로 입사한다. 대물렌즈(36)는 레이저다이오드 유닛(31)으로부터 출사된 780㎚파장의 광을 CD-R디스크(9)의 신호기록면에 초점맺히게 한다. 그러므로, CD-R디스크(9)의 신호기록면에 반사된 광은 그 신호기록면에 기록된 정보를 담게 된다. 이 반사된 광은 반사프리즘(34)에서 반사되고, 제 2광분할기(33)에서 전반사되어 홀로그램형 광분할기(32)에 의해 유닛(31)상에 위치한 광검출소자에 집광된다. 따라서, 제 2광분할기(33)의 광학적인 광투과특성은 780㎚파장의 광은 전반사해야하고, 650㎚파장의 광은 전투과해야한다.
상술한 바와같이, 본 발명은 CD-R호환 DVD광픽업을 구성함에 있어서, DVD용 광학계는 고정부에 설치하고, 액츄에이터를 포함한 CD-R용 광학계는 이송부에 설치함으로써 이송부의 중량을 최소화해야하는 컴퓨터용 광학헤드에서, 고속의 액세스시간(access time)을 갖을 수 있다. 또한, 적어도 하나 이상의 광원과 광검출기는 기구적으로 고정되어 움직이지 않도록 구성함으로써 고속의 정보수집이 가능하도록 하여 분리형 픽업의 소형화 및 경량화가 가능하고 슬림(slim)화도 용이해지는 잇점을 제공한다.

Claims (6)

  1. 광픽업으로부터 정보기록면들까지의 거리들이 서로 다르며, 정보의 기록 및 재생을 위하여 서로 다른 파장의 광을 사용하는 적어도 두가지의 디스크들을 위한 광픽업에 있어서,
    상기 복수개의 광원중 적어도 하나의 광원과 광검출기는 기구적인 구조물에 고정되어 있으며, 상기 광원으로부터 출사되는 제 1광을 대물렌즈로 전달하기 위한 고정부; 및
    상기 제 1광보다 긴 파장의 제 2광을 출사하는 제 2광원을 구비하며, 상기 제 1광원 및 상기 제 2광원으로부터 출사되는 광들을 상기 디스크들에 광스폿하기 위한 대물렌즈와 상기 대물렌즈의 포커싱과 트래킹을 위한 액츄에이터를 구비하며, 상기 디스크에 기록된 정보를 검색하기 위해 가이드레일을 따라 이동하는 이송부를 포함하는 액츄에이터 분리형 광픽업.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 고정부는 단파장의 광학계로 구성되며, 상기 이송부는 장파장의 광학계로 구성되는 것을 특징으로 하는 액츄에이터 분리형 광픽업.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 고정부는 제 1광을 출사하는 제 1광원;
    상기 제 1광원으로부터 출사되는 광을 정형하기 위한 빔정형프리즘;
    상기 빔정형프리즘을 통과한 광을 상기 이송부의 대물렌즈로 진행시키기 위한 제 1광분할기; 및
    상기 제 1광분할기를 통과한 광을 상기 이송부로 진행시키기 위한 위상판 및 시준렌즈를 구비하는 것을 특징으로 하는 액츄에이터 분리형 광픽업.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 제 1광분할기는 편광빔분리가 가능하여 S파는 전반사하고, P파는 전투과하는 편광빔분할기로써 작동하는 것을 특징으로 하는 액츄에이터 분리형 광픽업.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 이송부는 상기 시준렌즈로부터의 광을 통과시키는 제 2광분할기;
    상기 제 2광분할기를 통과한 광을 반사하는 반사프리즘; 및
    상기 반사프리즘을 통과한 광의 개구수를 조절하여 상기 대물렌즈로 진행시키는 홀로그램형 가변조리개를 포함하는 것을 특징으로 하는 액츄에이터 분리형 광픽업.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 제 2광분할기는 상기 제 1광원으로부터 출사되는 제 1광은 전투과하고, 상기 제 2광원으로부터 출사되는 제 2광은 전반사하는 것을 특징으로 하는 액츄에이터 분리형 광픽업.
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